Cómo mejorar el diseño del transmisor de MW AM ingenuo para una demostración de laboratorio

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Estoy tratando de preparar una pequeña demostración para una conferencia escolar sobre historia de la radio.

perdón por la confusión, MW aquí significa onda media, no megavatios :)

Y quiero crear un transmisor pequeño y muy simple que pueda "escucharse" con un antiguo receptor construido en fábrica. Hay dos puntos en esta demostración:

  • para mostrar que AM es un tipo de modulación realmente simple y explicar la construcción lo mejor que pueda (mis alumnos tienen una comprensión básica de física y electrónica);
  • para mostrar que los receptores antiguos no están "rotos" (como me pidieron varias veces), sino que casi no hay estaciones de transmisión.

Estoy trabajando con la idea expresada en la imagen de abajo (se refiere a "Electronics World, agosto de 2004", pero no pude encontrar el original), simplemente para tener un generador lógico en la frecuencia deseada (aquí el temporizador 555). Antena con su salida push-pull:

Noestoysegurodequeelautordeestediseñorealmentehayatenidoéxito,yaqueexplicaquefuncionóparadistanciasdehasta25metros.Sediceque"la antena es solo de 6 a 10 pies de cable".

He usado Arduino de repuesto para conducir el pin con 1,5 MHz (la mayoría de los 555 que he visto no funcionan bien en las frecuencias por encima de 100-200 kHz) y aplican cierta modulación trivial. Al conectar una antena telescópica de 2-3 pies para la prueba, he descubierto que la señal se "escucha" con la radio portátil en una amplia gama de frecuencias (por ejemplo, de 1,8 a 0,8 MHz, creo que porque la salida no es sinusoidal) y solo en muy cerca.

He buscado en Google un poco y he encontrado la "regla de oro" de que si tu antena es corta (en comparación con la longitud de onda), debe cargarse con inductancia en serie (y con capacitancia si es larga). He probado varios que tenía a mano y encontré que el mejor resultado es con 22uHn. Ahora se escucha solo cuando el receptor está sintonizado con precisión y en aproximadamente 1-1.5 metros.

Pero tengo curiosidad por mejorarlo a un rango de 10 metros (al menos sería bueno tener un rango más grande que la antena).

Así que tengo preguntas:

  • qué se puede hacer (además de probar una antena más larga) para mejorar el alcance (si es posible, no estoy seguro de haber visto un transmisor de MW a pequeña escala funcionando);
  • ¿hay alguna guía para cargar la antena con inductancia (elegir el valor adecuado, etc.)
  • ¿Puede algún tipo de salida diferente para la antena de conducción hacer que funcione mejor (por ejemplo, un transistor con inductancia en el colector?) - ¿existen recomendaciones generales?
  • ¿Puedo beneficiarme de probar la antena de cuadro? Como entendí por wikipedia, las antenas pequeñas para ondas medias / largas no son buenas para los transmisores ...

Gracias de antemano!

    

1 respuesta

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Creo que estás usando el 555 como modulador de FM. Esto describe la función del pin 5 (el pin al que está aplicando su señal): -

  

Voltaje de control. Este pin controla la sincronización del 555 anulando   El nivel 2 / 3Vcc de la red divisora de voltaje. Aplicando una tensión   a este pin el ancho de la señal de salida se puede variar independientemente   de la red de temporización RC. Cuando no se usa se conecta a tierra a través de   Un capacitor de 10nF para eliminar cualquier ruido.

Por lo tanto, lo que obtienes es FM y no AM, pero con prácticamente cualquier forma de modulación en el pin 5 obtendrás algo detectable en una radio AM sintonizada a uno de los armónicos. Sin embargo, si desea demostrar algo perceptible y creíble a sus alumnos, use AM por cierto. Puede hacer un simple modulador de AM a partir de un oscilador, un diodo y un filtro LC y puede funcionar muy bien. La aplicación de un amplificador en la salida puede aumentar las señales considerablemente pero puede ser ilegal en su área del mundo.

  

qué se puede hacer (además de probar una antena más larga) para mejorar el alcance (si   esto es posible en absoluto - no estoy seguro de haber visto trabajar MW   transmisor de pequeña escala)

Una sola antena monopolar necesita una base decente para que funcione, por lo que es un punto.

  

¿hay alguna guía para cargar la antena con inductancia?   valor etc.)

Para un monopolo corto (es decir, eléctricamente corto en comparación con un cuarto de longitud de onda), la antena parece "capacitiva", así que mire este gráfico y use el mismo inductor de reactancia en serie: -

  

untipodiferentedesalidaparalaantenadeconducciónpuedehacerquefuncione  mejor(porejemplo,transistorconinductanciaenelcolector)

Nohayunbuensustitutoparahacerunmonopolo"corto" más largo y usar un plano terrestre. El uso de un inductor para cancelar la capacitancia hace que se realice un tercio del trabajo: la impedancia resistiva radiante que permanece después de la cancelación es aún muy baja (solo unos pocos ohmios para una antena corta), por lo que otra mejora es utilizar un transformador reductor para proyecte la baja resistencia a la radiación de 1 o 2 ohmios hasta algo manejable con salidas de semiconductores de baja potencia.

  

¿Puedo beneficiarme de probar la antena de cuadro?

A alrededor de 1 MHz, el bucle es virtualmente puramente inductivo, por lo que genera un campo magnético y muy poco campo eléctrico. Dado que la impedancia del espacio libre es de 377 ohmios, es preferible generar una relación de intensidad de campo eléctrico a intensidad de campo magnético de 377: 1.

Las antenas de bucle pequeño a esta frecuencia, por lo tanto, solo producen un campo magnético y este se descompone con la distancia al cuadrado (convirtiéndose rápidamente en una distancia en cubos a aproximadamente un diámetro del bucle).

Compare esto con una onda EM adecuada: ambos campos se sostienen entre sí y la disminución de la fuerza es proporcional solo a la distancia. Es la verdadera belleza de una ola EM.

Por lo tanto, ir a un bucle magnético no va a dar ningún beneficio. Trabajan muy bien para captar el contenido magnético de una transmisión EM, pero cuando son pequeños en relación con la longitud de onda, son tan malos como transmisores.

    
respondido por el Andy aka

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